氮全掺杂的碳自包覆半导体金属氧化物与石墨烯复合电极材料及其制备方法与流程

文档序号:12129983阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种氮全掺杂的碳自包覆半导体金属氧化物与石墨烯复合电极材料的制备方法,其步骤如下:

(1)将20-100毫克氧化石墨烯在15-40毫升有机溶剂中超声分散30-120分钟,得到氧化石墨烯分散液;

(2)将5-15毫升同步骤(1)相同的有机溶剂和5-20毫升丙三醇混合,搅拌15-60分钟,制成均匀的混合溶液;

(3)将0.4-2.0克金属盐加入到步骤(2)的溶液中,搅拌10-60分钟;

(4)将步骤(1)制备的氧化石墨烯分散液快速倾倒加入到步骤(3)的溶液中,搅拌10-60分钟;

(5)将步骤(4)得到的溶液装入反应釜中,密闭后在自生压力下恒温晶化,待晶化完毕后将反应液离心,固体产物用无水乙醇超声洗涤多次,然后在60~120℃空气中干燥12~48小时,得到有机金属化合物与石墨烯复合材料原粉;

(6)将上述原粉在氮气和氨气的混合气氛中焙烧,得到氮全掺杂的碳自包覆半导体金属氧化物与石墨烯复合电极材料。

2.如权利要求1所述的一种氮全掺杂的碳自包覆半导体金属氧化物与石墨烯复合电极材料的制备方法,其特征在于:步骤(1)和(2)中的有机溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇或正丙醇中的一种或多种的混合。

3.如权利要求1所述的一种氮全掺杂的碳自包覆半导体金属氧化物与石墨烯复合电极材料的制备方法,其特征在于:步骤(3)中所述的金属盐为钛酸四丁酯、四异丙醇钛、四氯化钛、醋酸锰、氯化锰、醋酸镍、氯化镍、硫酸镍、醋酸铜、氯化铜、硫酸铜、硝酸铜、醋酸锌、硝酸锌、硫酸锌、氯化锌中的一种或多种的混合。

4.如权利要求1所述的一种氮全掺杂的碳自包覆半导体金属氧化物与石墨烯复合电极材料的制备方法,其特征在于:步骤(2)、步骤(3)和步骤(4)中搅拌的转速为500~900转/分钟。

5.如权利要求1所述的一种氮全掺杂的碳自包覆半导体金属氧化物与石墨烯复合电极材料的制备方法,其特征在于:步骤(5)的晶化温度为100~140℃,晶化时间为36~54小时。

6.如权利要求1所述的一种氮全掺杂的碳自包覆半导体金属氧化物与石墨烯复合电极材料的制备方法,其特征在于:步骤(6)中氮气和氨气的混合气氛中,氨气的体积分数为5~10%。

7.如权利要求1所述的一种氮全掺杂的碳自包覆半导体金属氧化物与石墨烯复合电极材料的制备方法,其特征在于:步骤(6)中焙烧的温度为450~550℃,焙烧时间为2~10小时。

8.如权利要求1所述的一种氮全掺杂的碳自包覆半导体金属氧化物与石墨烯复合电极材料的制备方法,其特征在于:半导体金属氧化物为二氧化钛、三氧化二锰、四氧化三锰、四氧化三钴、氧化镍、氧化锌、氧化铜、钴酸锌、钴酸铜、钴酸镍或钴酸锰。

9.一种氮全掺杂的碳自包覆半导体金属氧化物与石墨烯复合电极材料,其特征在于:是由权利要求1~8任何一项方法制备得到。

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